JP2848618B2 - How to connect compound superconducting wires - Google Patents
How to connect compound superconducting wiresInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Nb3SnやNb3Alなどの化合物系超電導体から
なる超電導線の接続方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of connecting a superconducting wire made of a compound superconductor such as Nb 3 Sn or Nb 3 Al.
（従来の技術） 現在、実用化されている超電導線としては、Nb3SnやN
b3Alなどの化合物系超電導体からなるものや、Nb−Tiや
Nb−Zrなどの合金系超電導体からなるものが知られてお
り、送電ケーブルや電力をほとんど消費することなく強
磁界の形成が可能な超電導コイルなどの用途への利用が
各所で研究されている。(Prior art) Nb 3 Sn or N
b 3 Al made of a compound superconducting material such as and, Ya Nb-Ti
Known are those made of alloy-based superconductors such as Nb-Zr, and their use in applications such as power transmission cables and superconducting coils capable of forming a strong magnetic field with little power consumption is being studied in various places. .
ところで、たとえば医療用核磁気共鳴診断装置（以下
MRIと記す）などにおいてい使用する超電導コイルのよ
うに、高精度で均一な磁界の形成が必要な際には、超電
導線間の接続方法が重要となる。すなわち、超電導線間
の接続部において超電導電流の流れが阻害されると、磁
界に乱れが生じるためである。このために、高精度の磁
界が必要とされる超電導コイルにおいては、接続が容易
で確実な合金系超電導線が主に使用されている。By the way, for example, a nuclear magnetic resonance diagnostic apparatus for medical use (hereinafter referred to as
When a high-precision and uniform magnetic field needs to be formed, as in the case of superconducting coils used in MRI), the connection method between superconducting wires is important. That is, if the flow of the superconducting current is obstructed at the connection between the superconducting wires, the magnetic field is disturbed. For this reason, in superconducting coils that require a high-precision magnetic field, alloy-based superconducting wires that are easy and reliable to connect are mainly used.
しかし、臨界温度や臨界磁場の点においては、合金系
超電導体に比べてNb3Snなどの化合物系超電導体の方が
優れているため、化合物系超電導線どうしの良好な接続
方法が強く望まれている。However, in terms of the critical temperature and critical magnetic field, since is better for a compound superconducting material such as Nb 3 Sn in comparison with the alloy superconductor, good connection method of a compound-based superconducting wire to each other is strongly desired ing.
そこで、たとえばブロンズ製マトリックス中に棒状の
ニオブフィラメントを埋設した、いわゆるブロンズ法に
よるNb3Sn超電導線どうしを以下に示す方法によって接
続することが試みられている。Therefore, for example, it has been attempted to connect Nb 3 Sn superconducting wires by a so-called bronze method in which rod-shaped niobium filaments are embedded in a bronze matrix by the following method.
まず、接続端部のブロンズマトリックスを薬品などで
溶かし、Nbフィラメントをそれぞれ露出させる。次い
で、Nbフィラメントどうしを重ね合せて接続し、接続部
の空隙に対して ブロンズ粉末を充填する、 銅粉末を充填した後、接続部全体にスズメッキを施
す、 接続部をブロンズ浴やスズ浴を通すことによって、
空隙にブロンズやスズを充填する、 などの処理を施した後、接続部全体に銅などを被覆す
る。この後、接続部および接続された超電導線全体にNb
3Sn生成温度における熱処理を施し、超電導線全体に超
電導体相を形成するとともに、接続部においても超電導
体相を形成する。First, the bronze matrix at the connection end is melted with a chemical or the like to expose the Nb filaments. Next, the Nb filaments are overlapped and connected, and filled with bronze powder in the gaps of the connection part. After filling with copper powder, the whole connection part is plated with tin. The connection part is passed through a bronze bath or tin bath. By
After processing such as filling the void with bronze or tin, the entire connection part is covered with copper or the like. After this, Nb is applied to the connection part and the entire connected superconducting wire.
3 Heat treatment is performed at the Sn generation temperature to form a superconductor phase over the entire superconducting wire and also to form a superconductor phase at the connection.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したようなブロンズ法によるNb3S
n線などの化合物系超電導線の接続方法では、接続部に
超電導体相を形成させるための工程、すなわち上記した
〜などの工程が繁雑であり、また上記やの方法
を適用した場合、ブロンズ粉末や銅粉末を空隙に均等に
充填することが困難であるために、超電導体相が長手方
向に均一に生成しないなどの問題があった。接続部にお
ける超電導体相の生成が不均一であると、超電導体相の
連続性が接続部において阻害されたり、超電導体相互の
断面積が不十分となる。このため、接続部の臨界電流が
低かったり、接続部の抵抗発生が大きくなるなど、種々
の欠点が発生する。(Problems to be solved by the invention) However, Nb 3 S by the bronze method as described above is used.
In the method of connecting a compound-based superconducting wire such as an n-line, a process for forming a superconductor phase in a connection portion, that is, the above-described steps are complicated, and when the above method is applied, bronze powder is used. It is difficult to evenly fill the voids with copper powder or copper powder, so that there is a problem that the superconductor phase is not uniformly generated in the longitudinal direction. If the generation of the superconductor phase at the connection portion is not uniform, the continuity of the superconductor phase is impaired at the connection portion, or the cross-sectional area between the superconductors becomes insufficient. For this reason, various drawbacks occur, such as a low critical current at the connection and an increase in resistance at the connection.
本発明は、このような従来技術の課題に対処するため
になされたもので、Nb3SnやNb3Alなどの化合物系超電導
体を用いた超電導線どうしを容易に、かつ接続部におけ
る臨界電流の劣化や抵抗発生を極力防止した化合物系超
電導線の接続方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in order to address such problems of the prior art, and enables superconducting wires using a compound superconductor such as Nb 3 Sn or Nb 3 Al to be easily connected to each other at a critical current in a connection portion. It is an object of the present invention to provide a method for connecting a compound-based superconducting wire in which deterioration and resistance generation of the compound are minimized.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の化合物系超電導線の接続方法は、内
部に第１の化合物系超電導体材料が充填された第２の化
合物系超電導体材料からなるチューブ状フィラメントを
銅を主成分とする安定化材中に１本または複数本埋設し
た化合物系超電導線の接続端部における前記安定化材を
それぞれ除去し、前記チューブ状フィラメントをそれぞ
れ露出させる工程と、これら露出されたチューブ状フィ
ラメントどうしを重ね合せて接続部を形成する工程と、
絶機接続部に圧力と熱を加え隣接する前記チューブ状フ
ィラメント間を固相拡散接合する工程と、少なくとも前
記固相拡散接合された接続部に、前記第１および第２の
化合物系超電導体材料によって形成される化合物系超電
導体の生成温度における熱処理を施す工程とを経ること
を特徴としている。[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the method for connecting a compound-based superconducting wire of the present invention uses the second compound-based superconductor material in which the first compound-based superconductor material is filled. Removing the stabilizing material at the connection end of the compound superconducting wire in which one or more tubular filaments are embedded in a stabilizing material containing copper as a main component, and exposing the tubular filaments, respectively. And a step of overlapping these exposed tubular filaments to form a connection,
A step of applying pressure and heat to the connection part and solid-phase diffusion bonding between the adjacent tubular filaments; and providing the first and second compound superconductor materials at least to the connection part connected by solid-phase diffusion bonding. Performing a heat treatment at a generation temperature of the compound-based superconductor formed by the method described above.
本発明における化合物系超電導体としては、Nb3Sn、N
b3Alなどが例示される。また、本発明に用いられる第１
および第２の化合物系超電導体材料は、これら化合物系
超電導体の形成材料であるSnとNb、AlとNbなどである。
これら化合物系超電導体材料を銅を主成分とするマトリ
ックス材中に埋設した構造体の具体的な例としては、 第２の化合物系超電導体材料であるNbチューブ中に
第１の化合物系超電導体材料としてSnコア上にCuを被覆
したものやブロンズ合金を充填して形成したチューブ状
フィラメントの表面に、安定化材としてCu層やCu合金層
を設けたもの、 上記におけるチューブ状フィラメントの多数本を
CuやCu合金からなる安定化材マトリックス中に埋設した
もの、 第２の化合物系超電導体材料であるNbチューブ中に
第１の化合物系超電導体材料としてAlやAl合金を充填し
たチューブ状フィラメントの表面に、安定化材としてCu
層やCu合金層を設けたもの、 上記におけるチューブ状フィラメントの多数本を
CuやCu合金からなる安定化材マトリックス中に埋設した
もの、 などが例示される。As the compound superconductor in the present invention, Nb 3 Sn, N
b 3 Al is exemplified. In addition, the first type used in the present invention
The second compound-based superconductor material includes Sn and Nb, Al and Nb, etc., which are the materials for forming these compound-based superconductors.
Specific examples of the structure in which these compound-based superconductor materials are embedded in a matrix material containing copper as a main component include a first compound-based superconductor in an Nb tube as a second compound-based superconductor material. A material in which a Cu layer or a Cu alloy layer is provided as a stabilizing material on the surface of a tubular filament formed by coating Cu on a Sn core or filling a bronze alloy as a material. To
Embedded in a stabilizing material matrix made of Cu or Cu alloy, a tubular filament filled with Al or Al alloy as the first compound superconductor material in a Nb tube which is a second compound superconductor material Cu as stabilizing material on the surface
Layer or Cu alloy layer, and a large number of tubular filaments
Embedded in a stabilizing material matrix made of Cu or a Cu alloy.
上記〜のNbチューブとしては、NbにTiやTaなどを
添加した合金を使用してもよく、また上記、におけ
るAl合金としては、Al−Mn合金やAlにGeを添加した複合
体などが例示される。As the above-mentioned Nb tube, an alloy obtained by adding Ti, Ta, or the like to Nb may be used, and as the Al alloy in the above, an Al-Mn alloy or a composite obtained by adding Ge to Al is exemplified. Is done.
本発明において接続部に圧力と熱とを加える工程は、
露出させたチューブ状フィラメントどうしを重ね合せて
形成した接続部に対して、適度な圧力とチューブ状フィ
ラメントに使用した第２の化合物系超電導体材料の材質
に応じて選択された温度とを加え、隣接するチューブ状
フィラメント間を固相拡散接合し、後述する熱処理によ
って接続部における隣接するチューブ状フィラメント間
に連続した超電導体相を生成するためのものである。こ
の工程における加圧は、接続部における超電導体相の接
続形成距離を短縮させるために、接続部におけるチュー
ブ状フィラメントが変形するよう一軸加圧を行うことが
好ましい。In the present invention, the step of applying pressure and heat to the connection portion,
Applying an appropriate pressure and a temperature selected according to the material of the second compound-based superconductor material used for the tubular filament to the connection formed by laminating the exposed tubular filaments, This is for solid-phase diffusion bonding between adjacent tubular filaments to generate a continuous superconductor phase between adjacent tubular filaments in the connection portion by a heat treatment described later. In the pressurization in this step, it is preferable to perform uniaxial pressurization so that the tubular filament in the connection portion is deformed in order to shorten the distance of connection of the superconductor phase in the connection portion.
また、上記接続部に対して下記のいずれかを施すこと
により、接続部における超電導体相の連続性をより向上
させることが可能となる。In addition, by applying any of the following to the connection portion, the continuity of the superconductor phase in the connection portion can be further improved.
（ａ） 加圧・加熱工程において、チューブ状フィラメ
ント内の第１の化合物系超電導体材料がはみだすように
圧力を加える。(A) In the pressure / heating step, pressure is applied so that the first compound-based superconductor material in the tubular filament protrudes.
（ｂ） 露出させたチューブ状フィラメントどうしを重
ね合せる前に、予めチューブ状フィラメントの管壁の一
部を除去し、その後にチューブ状フィラメントどうしを
重ね合せる。この除去するチューブ状フィラメントの量
は、管壁の肉厚が50％〜70％程度残るようにすることが
好ましい。また、除去状態としては、円周全体に対して
均一に除去してもよいし、部分的に除去してもよい。(B) Before overlapping the exposed tubular filaments, a part of the tube wall of the tubular filament is removed in advance, and then the tubular filaments are overlapped. It is preferable that the amount of the tubular filament to be removed is such that the wall thickness of the tube wall remains about 50% to 70%. As the removal state, the removal may be performed uniformly over the entire circumference, or may be performed partially.
この後、このようにして形成された接続部に対して、
超電導体相形成温度における熱処理を施し、接続部にお
けるチューブ状フィラメント内部から生成した超電導体
相を成長させ、隣接するチューブ状フィラメント間を成
長した超電導体相によって接続する。Thereafter, for the connection portion thus formed,
A heat treatment is performed at a superconductor phase formation temperature to grow a superconductor phase generated from the inside of the tubular filament at the connection part, and adjacent tubular filaments are connected by the grown superconductor phase.
この熱処理は、真空下や不活性ガス雰囲気下などにお
いて、Nb3Snの場合には650℃〜770℃程度の温度で３時
間〜300時間程度、Nb3Al場合には680℃〜950℃温度の温
度で0.3時間〜100時間程度の条件で行われ、超電導線本
体における超電導体相の形成とともに、あるいは予め超
電導体相を形成した超電導線を接続する際には、別途接
続部のみに対して行われる。This heat treatment is performed under a vacuum or an inert gas atmosphere at a temperature of about 650 to 770 ° C. for Nb 3 Sn for about 3 to 300 hours, and for Nb 3 Al at a temperature of 680 to 950 ° C. At a temperature of about 0.3 hours to 100 hours at the same time as the formation of the superconductor phase in the superconducting wire main body, or when connecting a superconducting wire in which the superconductor phase is formed in advance, separately for only the connection portion Done.
また、本発明により得られる超電導線を熱処理可能な
製品に適用する場合、たとえば超電導コイルを形成する
ような場合には、コイル用の巻枠に熱処理前の素線を巻
装し、この状態で接続部を含む全体に上記熱処理を行う
ようにしてもよい。When the superconducting wire obtained by the present invention is applied to a product that can be heat-treated, for example, when a superconducting coil is formed, the element wire before heat treatment is wound around a coil bobbin, and in this state. The above heat treatment may be performed on the whole including the connection portion.
（作 用） 本発明の化合物系超電導線の接送方法においては、い
わゆるチューブ法を用いた超電導線のチューブ状フィラ
メントどうしを固相拡散により接合し、この接合部に対
して少なくとも熱処理を施しているので、フィラメント
内部から生成する超電導体相を隣接するフィラメント側
に成長させることによって、異なるフィラメント間を超
電導体相で確実にかつ容易に繋げることが可能となる。
よって、異なるフィラメント間における超電導電流の移
行時にバリアとなる部分が存在せず、良好な超電導特性
を有する接続部が得られる。(Operation) In the method for feeding a compound superconducting wire according to the present invention, tubular filaments of a superconducting wire using a so-called tube method are joined together by solid phase diffusion, and at least a heat treatment is applied to this joint. Therefore, by growing the superconductor phase generated from the inside of the filament on the adjacent filament side, it is possible to reliably and easily connect different filaments with the superconductor phase.
Therefore, there is no barrier portion when the superconducting current flows between different filaments, and a connection portion having good superconducting characteristics can be obtained.
また、超電導線本体における超電導体相形成のための
熱処理とともに、接合部に対する熱処理を行っても、超
電導線本体でのチューブ状フィラメント内部から拡散す
る第１の化合物系超電導体材料がチューブ外まで拡散す
るための距離より、接合部における拡散距離を加圧工程
によって短くしているため、超電導線本体の安定化材が
化合物系超電導体構成元素によって汚染されることもな
い。In addition, even when heat treatment is performed on the joint portion together with the heat treatment for forming the superconductor phase in the superconducting wire main body, the first compound-based superconductor material that diffuses from the inside of the tubular filament in the superconducting wire main body diffuses outside the tube. Since the diffusion distance at the junction is reduced by the pressing step, the stabilizer for the superconducting wire main body is not contaminated by the compound superconductor constituent elements.
（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。(Example) Next, an example of the present invention is described.
実施例１ 第１図は、この実施例のNb3Sn超電導線の接続工程を
示す図である。同図において、符号10は接続しようとす
るNb3Snマルチ超電導素線である。Embodiment 1 FIG. 1 is a view showing a connection process of an Nb 3 Sn superconducting wire of this embodiment. In the figure, reference numeral 10 denotes an Nb 3 Sn multi-superconducting element wire to be connected.
なおこのNb3Snマルチ超電導素線10は、第２図に示す
ように、Cuからなる安定化材マトリックス１内部に、T
i、１重量％添加したNbチューブ２内にSn濃度が30％に
なるようにSn3線上にCu被覆４を施した複合体を充填し
たチューブ状Nbフィラメント５が、264本分布配置され
て構成されている。As shown in FIG. 2, this Nb 3 Sn multi-superconducting element wire 10 has a T
i, 264 tubular Nb filaments 5 filled with a composite in which a Cu coating 4 is applied on a Sn3 wire so that the Sn concentration becomes 30% in an Nb tube 2 to which 1% by weight is added are arranged and arranged. ing.
まず、このNb3Snマルチ超電導素線10の接続しようと
する端部の安定化材マトリックス１を硝酸によって約70
mm溶かし、チューブ状Nbフィラメント５を露出させた
（第１図−Ａ）。First, the stabilizing material matrix 1 at the end of the Nb 3 Sn multi-superconducting wire 10 to be connected is treated with nitric acid for about 70 minutes.
mm, and the tubular Nb filament 5 was exposed (FIG. 1-A).
次に、このようにしてチューブ状Nbフィラメントを露
出させた２本のNb3Snマルチ超電導素線10a、10bのチュ
ーブ状Nbフィラメント5a、5bどうしがよく混ざりあうよ
うに触続させて縒り合わせ、接続部11を形成した（第１
図−Ｂ）。Next, the tubular Nb filaments 5a, 5b of the two Nb 3 Sn multi-superconducting wires 10a, 10b exposing the tubular Nb filaments in this manner were touched and twisted so that they were well mixed with each other. The connecting portion 11 was formed (first
(Figure-B).
次いで、この接続部11の周囲にCuからなるサポート材
12を配置し、サポート材12を介して圧力と熱を加え、隣
接するチューブ状Nbフィラメント5a、5b間を固相拡散接
合した（第１図−Ｃ）。この加圧・加熱工程は、第３図
に示すように、断面コ字形の収容部12aと圧力印加部12b
とからなるサポート材12内に接続部11を配置し（第３図
−Ａ）、圧力印加部12bに対して一軸方向から150kg/cm2
の圧力を加えて、接続部11のチューブ状Nbフィラメント
５を充分に変形させ（第３図−Ｂ）、この状態で加熱炉
内に配置して、10-4〜10-5Torrの真空中において450℃
×30分の条件で熱処理を施した。なお、この加圧・加熱
工程の熱処理時間を６時間〜12時間程度に長くとり、チ
ューブ状Nbフィラメント５内のSnとCuを合金化してプロ
ンズとする工程を含めることも可能である。Next, a support material made of Cu is provided around the connection portion 11.
Then, pressure and heat were applied through the support material 12, and solid-phase diffusion bonding was performed between the adjacent tubular Nb filaments 5a and 5b (FIG. 1-C). As shown in FIG. 3, the pressurizing / heating step includes a receiving section 12a having a U-shaped cross section and a pressure applying section 12b.
The connecting portion 11 is arranged in a support member 12 consisting of (a) in FIG. 3 and 150 kg / cm 2 from the uniaxial direction with respect to the pressure applying portion 12b.
Is applied, the tube-shaped Nb filament 5 of the connecting portion 11 is sufficiently deformed (FIG. 3-B), and placed in a heating furnace in this state, in a vacuum of 10 -4 to 10 -5 Torr. At 450 ° C
Heat treatment was performed under the conditions of × 30 minutes. In addition, it is also possible to include a process in which the heat treatment time of this pressurizing / heating step is set to be as long as about 6 hours to 12 hours, and Sn and Cu in the tubular Nb filament 5 are alloyed into bronze.
この後、接続部11を含む超電導素線10全体を加熱炉内
に配置し、10-4〜10-5Torrの真空中においてNb3Snの生
成温度である700℃で約40時間熱処理を施し、超電導素
線10本体におけるNbチューブと内部のCu被覆を拡散して
きたSnとを反応させてNb3Sn層を形成するとともに、接
続部11における異なるチューブ状Nbフィラメント５間を
Nb3Sn層の成長によって繋げた（第１図−Ｄ）。Thereafter, the entire superconducting wire 10 including the connection portion 11 is placed in a heating furnace, and is subjected to a heat treatment at 700 ° C., which is a generation temperature of Nb 3 Sn, in a vacuum of 10 −4 to 10 −5 Torr for about 40 hours. The Nb tube in the main body of the superconducting wire 10 reacts with Sn that has diffused the Cu coating inside to form an Nb 3 Sn layer.
They were connected by growing an Nb 3 Sn layer (FIG. 1-D).
このようにしてNb3Sn層の形成と線間の接続を同時に
行ったNb3Snマルチ超電導線の接続部の状態を顕微鏡に
よって断面観察したところ、第４図に示すように、接続
部11における異なるチューブ状Nbフィラメント５間が、
拡散するSnがNbチューブと反応することによって生成す
るNb3Sn層６の成長によって接続されていた。また、こ
のNb3Snマルチ超電導線の4.2K下での臨界電流と永久電
流の減衰を、磁界下で測定した。その結果、7Tの磁界中
で臨界電流＝500Aが得られ、接続部を形成することなく
同様にして形成したNb3Snマルチ超電導線の約60％と良
好な値を示した。また、1.5Tの磁界下で300Aの電流を流
して電流の減衰状態を24時間に渡って測定したところ、
電流値の減衰は測定感度内（0.01ppm/時間）では観測さ
れず良好な超電導特性を有する持続部であることを確認
した。また、この実施例の方法にしたがって、持続した
Nb3Sn超電導線を22本作製し、それぞれの臨界電流を測
定したところ、臨界電流のバラツキは25％以内に収ま
り、再現性にも優れていた。When the state of the connection portion of the Nb 3 Sn multi-superconducting wire in which the formation of the Nb 3 Sn layer and the connection between the wires were simultaneously performed in this way was observed with a microscope in a cross section, as shown in FIG. Between the different tubular Nb filaments 5,
It was connected by the growth of the Nb 3 Sn layer 6 generated by the reaction of the diffused Sn with the Nb tube. The critical current and permanent current decay of the Nb 3 Sn multi-superconducting wire under 4.2 K were measured under a magnetic field. As a result, a critical current = 500 A was obtained in a magnetic field of 7 T, which was a good value of about 60% of the Nb 3 Sn multi-superconducting wire formed in the same manner without forming a connection portion. Also, when a current of 300 A was passed under a magnetic field of 1.5 T and the current decay state was measured over 24 hours,
The attenuation of the current value was not observed within the measurement sensitivity (0.01 ppm / hour), and it was confirmed that the current value was a sustained portion having good superconducting characteristics. Also, according to the method of this example,
When 22 Nb 3 Sn superconducting wires were fabricated and their critical currents were measured, the variation of the critical current was within 25% and the reproducibility was excellent.
実施例２ 実施例１において、露出させたチューブ状Nbフィラメ
ントどうしを縒り合わせて接続部を形成する前に、予め
Nbチューブ管壁の厚さの約40％を沸硝酸で溶す以外は、
実施例１と同一条件で接続部を有するNb3Snマルチ超電
導線を作製した。Example 2 In Example 1, before twisting the exposed tubular Nb filaments together to form a connection,
Except for dissolving about 40% of the thickness of the Nb tube wall with boiling nitric acid,
An Nb 3 Sn multi-superconducting wire having a connection portion was manufactured under the same conditions as in Example 1.
このようにして得たNb3Snマルチ超電導線についても
実施例１と同様にして臨界電流と永久電流の減衰を測定
した。その結果、7Tの磁界中で臨界電流580Aが得られ、
接続部を形成することなく同様にして形成したNb3Snマ
ルチ超電導線の約70％と良好な値を示した、また、電流
値の減衰は測定感度内（0.01ppm/時間）では観測されず
良好な超電導特性を有する接続部であることを確認し
た。また、同様にして作製した16本のNb3Sn超電導線の
臨界電流のバラツキは23％以内に収まった。For the Nb 3 Sn multi-superconducting wire thus obtained, the critical current and the decay of the permanent current were measured in the same manner as in Example 1. As a result, a critical current of 580 A is obtained in a magnetic field of 7 T,
Nb 3 Sn multi-superconducting wire formed in the same way without forming a connection showed a good value of about 70%, and the attenuation of the current value was not observed within the measurement sensitivity (0.01 ppm / hour) It was confirmed that the connection portion had good superconducting characteristics. Also, the variation of the critical current of the 16 Nb 3 Sn superconducting wires produced in the same manner was within 23%.
実施例３ 実施例１において、露出させたチューブ状Nbフィラメ
ントどうしを縒り合わせて形成した接続部に対する加圧
・加熱工程の圧力条件を180kg/cm2にし、チューブ状Nb
フィラメント内のCuを被覆したSnをはみださせる以外
は、実施例１と同一条件で接続部を有するNb3Snマルチ
超電導線を作製した。Example 3 In Example 1, the pressure condition of the pressurization / heating step for the connecting portion formed by twisting the exposed tubular Nb filaments was 180 kg / cm 2 ,
An Nb 3 Sn multi-superconducting wire having a connection portion was produced under the same conditions as in Example 1 except that Sn coated with Cu in the filament was protruded.
このようにして得たNb3Sn超電導線についても実施例
１と同様にして臨界電流と永久電流の減衰を測定した。
その結果、7Tの磁界中で臨界電流550Aが得られ、接続部
に形成することなく同様にして形成したNb3Sn超電導線
の約60％と良好な値を示した。また、電流値の減衰は測
定感度内（0.01ppm/時間）では観測されず良好な超電導
特性を有する持続部であることを確認した。また、同様
にして作製した16本のNb3Sn超電導線の臨界の電流のバ
ラツキは20％以内に収まった。For the Nb 3 Sn superconducting wire thus obtained, the critical current and the decay of the permanent current were measured in the same manner as in Example 1.
As a result, a critical current of 550 A was obtained in a magnetic field of 7 T, showing a good value of about 60% of the Nb 3 Sn superconducting wire formed in the same manner without forming a connection portion. In addition, the attenuation of the current value was not observed within the measurement sensitivity (0.01 ppm / hour), and it was confirmed that the current value was a sustained portion having good superconducting characteristics. The critical current variation of the 16 Nb 3 Sn superconducting wires produced in the same manner was within 20%.
実施例４ まず、Cuからなる安定化材マトリックス内部に、Tiを
１重量％添加したNbチューブ内にMnを10原子％添加した
Al合金線を充填したチューブ状Nbフィラメントが264本
分布配置したNb3Alマルチ超電導素線を２本作製した。Example 4 First, Mn was added at 10 atomic% in an Nb tube in which Ti was added at 1% by weight inside a stabilizing material matrix made of Cu.
Two Nb 3 Al multi-superconducting wires in which 264 tubular Nb filaments filled with an Al alloy wire were arranged were produced.
これらNb3Alマルチ超電導素線端部の安定化材マトリ
ックスを硝酸によって約70mm溶かし、チューブ状Nbフィ
ラメントを露出させ、次いで露出させたNbチューブの厚
さの約40％を沸硝酸で溶した。The stabilizer material matrix at the end of the Nb 3 Al multi-superconducting element wire was melted by nitric acid about 70 mm to expose the tubular Nb filament, and then about 40% of the thickness of the exposed Nb tube was melted with boiling nitric acid.
次に、実施例１と同様にチューブ状Nbフィラメントど
うしがよく混ざりあうように接触させて縒り合わせて接
続部を形成し、この接続部に真空中で圧力と熱を加え
（450℃×45分）、隣接するチューブ状Nbフィラメント
間を固相拡散接合した。Next, in the same manner as in Example 1, the tube-shaped Nb filaments are brought into contact with each other so as to be mixed well and twisted to form a connection portion, and pressure and heat are applied to this connection portion in a vacuum (450 ° C. × 45 minutes). ), Solid-phase diffusion bonding was performed between adjacent tubular Nb filaments.
この後、接続部を含むNb3Alマルチ超電導素線全体を
加熱炉内に配置し、10-4Torrの真空中においてNb3Alの
生成温度である950℃で30分の後、700℃で約96時間熱処
理を施し、超電導素線本体におけるNbチューブとAlとを
反応させてNb3Al層を形成するとともに、接続部におけ
る異なるチューブ状Nbフィラメント間を生成するNb3Al
層の成長によって繋げた。After that, the entire Nb 3 Al multi-superconducting wire including the connection portion is placed in a heating furnace, and after a temperature of 950 ° C., which is a generation temperature of Nb 3 Al, in a vacuum of 10 −4 Torr for 30 minutes, and then at 700 ° C. Heat treatment is performed for about 96 hours to react the Nb tube and Al in the superconducting wire main body to form an Nb 3 Al layer, and to generate Nb 3 Al between different tubular Nb filaments in the connection portion.
Connected by layer growth.
このようにして得たNb3Alマルチ超電導線についても
実施例１と同様にして臨界電流と永久電流の減衰を測定
した。その結果、7Tの磁界中で臨界電流300Aが得られ、
接続部を形成することなく同様にして形成したNb3Alマ
ルチ超電導線の約50％と良好な値を示した。また、電流
値の減衰は測定感度内（0.01ppm/時間）では観測されず
良好な超電導特性を有する接続部であることを確認し
た。また、同様にして作製した10本のNb3Al超電導線の
臨界電流のバラツキは30％以内に収まった。For the Nb 3 Al multi-superconducting wire thus obtained, the critical current and the decay of the permanent current were measured in the same manner as in Example 1. As a result, a critical current of 300 A is obtained in a magnetic field of 7 T,
It showed a good value of about 50% of the Nb 3 Al multi-superconducting wire formed in the same manner without forming the connection portion. In addition, no attenuation of the current value was observed within the measurement sensitivity (0.01 ppm / hour), and it was confirmed that the connection portion had good superconducting characteristics. Also, the variation of the critical current of the ten Nb 3 Al superconducting wires produced in the same manner was within 30%.
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、Nb3SnやNb3Alな
どの化合物系超電導体を用いた超電導線を比較的簡便
に、再現性よく接続することが可能となり、かつ接続部
における超電導特性の低下も充分に抑制することが可能
となる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a superconducting wire using a compound superconductor such as Nb 3 Sn or Nb 3 Al can be connected relatively easily and with good reproducibility, In addition, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the superconductivity at the connection portion.
第１図は本発明の一実施例のNb3Snマルチ超電導線の接
続工程を示す図、第２図は本発明の一実施例に使用した
Nb3Snマルチ超電導線の構造を示す断面図、第３図は第
１図の接続工程における接続部の加圧・加熱工程を説明
するための図、第４図は本発明の一実施例によって接続
した接続部の状態を模式的に示す図である。 １……安定化材マトリックス、２……Nbチューブ、３…
…Sn線、５……チューブ状フィラメント、６……Nb3Sn
層、10……Nb3Snマルチ超電導素線、11……接続部。FIG. 1 is a view showing a process of connecting an Nb 3 Sn multi-superconducting wire according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is used in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the Nb 3 Sn multi-superconducting wire, FIG. 3 is a view for explaining a pressurizing / heating step of a connecting portion in the connecting step of FIG. 1, and FIG. It is a figure which shows typically the state of the connected connection part. 1 ... Stabilizer matrix, 2 ... Nb tube, 3 ...
... Sn wire, 5 ... Tube filament, 6 ... Nb 3 Sn
Layer, 10 Nb 3 Sn multi-superconducting wires, 11 Connections.
フロントページの続き (72)発明者 村瀬 暁 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 渋谷 純市 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 竹中 一博 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 中西 一夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−60908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−48295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 12/10 H01B 13/00 565 FContinuing from the front page (72) Inventor Akira Murase 1 Toshiba Research Institute, Komukai, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Jun Shibuya 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Kazuhiro Takenaka 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Incorporated (72) Inventor Kazuo Nakanishi 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa (56) References JP-A-59-60908 (JP, A) JP-A-51-48295 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01B 12/10 H01B 13/00 565 F
Claims (4)
された第２の化合物系超電導体材料からなるチューブ状
フィラメントを銅を主成分とする安定化材中に１本また
は複数本埋設した化合物系超電導線の接続端部における
前記安定化材をそれぞれ除去し、前記チューブ状フィラ
メントをそれぞれ露出させる工程と、 これら露出されたチューブ状フィラメントどうしを重ね
合せて接続部を形成する工程と、 前記接続部に圧力と熱を加え隣接する前記チューブ状フ
ィラメント間を固相拡散接合する工程と、 少なくとも前記固相拡散接合された接続部に、前記第１
および第２の化合物系超電導体材料によって形成される
化合物系超電導体の生成温度における熱処理を施す工程
と を経ることを特徴とする化合物系超電導線の接続方法。1. One or more tubular filaments made of a second compound-based superconductor material filled with a first compound-based superconductor material are buried in a stabilizing material containing copper as a main component. Removing the stabilizing material at the connection end of the compound-based superconducting wire and exposing each of the tubular filaments; and forming a connection portion by superposing the exposed tubular filaments together. Applying pressure and heat to the connecting portion to perform solid phase diffusion bonding between the adjacent tubular filaments;
And a step of performing a heat treatment at a generation temperature of the compound-based superconductor formed by the second compound-based superconductor material.
管壁の一部を除去した後、前記接続部を形成することを
特徴とする請求項１記載の化合物系超電導線の接続方
法。2. The method for connecting a compound superconducting wire according to claim 1, wherein the connecting portion is formed after removing a part of the exposed tube wall of the tubular filament.
の化合物超電導体材料を前記チューブ状フィラメント外
にはみださせることを特徴とする請求項１記載の化合物
系超電導線の接続方法。3. When the pressure is applied to the connecting portion, the first
2. The method for connecting a compound superconducting wire according to claim 1, wherein the compound superconducting material is protruded outside the tubular filament.
ける化合物系超電導体層の形成と、化合物系超電導線本
体における化合物系超電導体層の形成とを同時に行うこ
とを特徴とする請求項１記載の化合物系超電導線の接続
方法。4. The method according to claim 1, wherein, in the heat treatment step, the formation of the compound superconductor layer in the connecting portion and the formation of the compound superconductor layer in the compound superconducting wire main body are simultaneously performed. How to connect compound superconducting wires.
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| JP1015876A JP2848618B2 (en) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | How to connect compound superconducting wires |
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| JPH02197017A JPH02197017A (en) | 1990-08-03 |
| JP2848618B2 true JP2848618B2 (en) | 1999-01-20 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200028630A (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | (주)금룡테크 | Method of bonding superconducting wire |
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-
1989
- 1989-01-25 JP JP1015876A patent/JP2848618B2/en not_active Expired - Lifetime
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| KR102154674B1 (en) | 2018-09-07 | 2020-09-10 | (주)금룡테크 | Method of bonding superconducting wire |
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